اکسیدهای روی یا کادمیم– منگنز به عنوان مدل-هایی برای کمپلکس اکسید کننده آب در فتوسیستم ii

چکیده: در این پروژه، کلسیم، روی و کادمیم-منگنز اکسیدها، با روش نسبتا ساده ای سنتز شده و توسط روش های sem، tem ،ft-ir ،dls ،xrd ،edx و aas مورد شناسایی قرار گرفتند. داده های xrd این ترکیبات، در دمای oc 400-100، نشان دهنده ی آمورف بودن این ترکیبات می باشد. اگرچه، پیک هایی در 38??2 و11??2 به ترتیب mno6 و فاصله صفحات را نشان می دهد. تصاویر tem ساختارهای نانو لایه ای و تصاویر sem اندازه ذرات را کمتر از 100 نانومتر نشان می دهند. بنابراین این ترکیبات از لحاظ ساختاری و عملکردی، به کمپلکس اکسید کننده آب در فتوسیستم ii، شباهت دارند. برای تعیین میزان اکسیژن تولید شده، آزمایش هایی توسط کاتالیزورهای سنتز شده در حضور سریم(iv)، که اکسنده ای متداول برای اکسایش آب می باشد، انجام گرفت. نتایج نشان داد این کاتالیزورها کارایی خیلی بالایی در اکسایش آب دارند. با افزایش غلظت سریم(iv)، سرعت تولید اکسیژن زیاد می شود و در غلظت های کم، سریم(iv) رابطه ی خطی با سرعت تولید اکسیژن دارد. با بهینه کردن کاتالیزور کلسیم-منگنز اکسید، سرعت تولید اکسیژن 4 برابر بیشتر از سایر ترکیبات منگنز اکسید به دست آمد. نتایج نشان می دهد که کاتیون های بین لایه های منگنز اکسید، عامل موثری برای افزایش سرعت تولید اکسیژن از آب می باشند که این کاتیون ها ممکن است کلسیم، روی، کادمیم و یا هر کاتیون دیگری باشد. با قرار دادن کاتیون روی یا کادمیم به جای کلسیم، سرعت تولید اکسیژن کاهش نیافته است که نشان می دهد کلسیم در این ترکیبات نقش اختصاصی ندارد. همچنین در این پروژه تحقیقاتی، با استفاده از اکسیدهای منگنز سنتز شده، برخی از فاکتورهای مهم در اکسایش آب مانند عدد اکسایش منگنز، ریخت شناسی سطح کاتالیزور، اندازه ذرات، پراکندگی ذرات، تبلور، ph محیط و میزان آب موجود در ترکیب، مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین انرژی فعال سازی برای این منگنز اکسیدها محاسبه و مکانیسمی نیز برای تولید اکسیژن پیشنهاد شده است.